УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ВЕДУЩИХ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ Российский патент 2006 года по МПК B61C15/08 

Описание патента на изобретение RU2281216C1

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет повышения коэффициента сцепления ведущих колес с рельсами.

Известно устройство для повышения коэффициента сцепления ведущих колес локомотива с рельсами [А.С. СССР №362722. Устройство для повышения коэффициента сцепления ведущих колес локомотива с рельсами / И.Л.Тимофеев. - опубл. 20.12.72, Бюл. №3 за 1973 г.], содержащее катушки электромагнитов постоянного тока, размещенные в непосредственной близости от контактного пятна и образующие систему парных электромагнитов. При этом колесные пары снабжены выполненными из немагнитного металла втулками, установленными под буксовыми подшипниками и ведомой шестерней на оси колесной пары.

Недостатком данного технического решения является усложнение конструкции тележки локомотива установкой катушек электромагнитов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для защиты локомотива от боксования [Тепловоз 2М62: экипажная часть, электрическое и вспомогательное оборудование / С.П. Филонов и др. - М.: Транспорт, 1987. - 184 с., С.72-73], состоящее из тяговых электродвигателей постоянного тока с якорями и последовательными обмотками возбуждения, колесных пар, механически связанных с тяговыми электродвигателями, тягового генератора, якорь которого подсоединен к электродвигателям, блока сравнения потенциалов, подключенного к тяговым электродвигателям в точках соединения якорей с обмотками возбуждения, канала системы возбуждения генератора и реле боксования, имеющего электрические связи с блоком сравнения потенциалов и каналом системы возбуждения генератора. В случае возникновения боксования одной из колесных пар появляется разность электрических потенциалов указанных точек соединения, приводящая к срабатыванию реле боксования, которое посредством канала системы возбуждения тягового генератора снижает его мощность и силу тяги локомотива. Это обеспечивает прекращение боксования и возвращение к первоначальной схеме работы. Одновременно в процессе боксования происходит зачистка пятна контакта колеса с рельсом, дающая небольшой рост коэффициента сцепления.

К недостаткам указанного технического решения относится невозможность значительного повышения коэффициента сцепления боксующей колесной пары с рельсами, что приводит к прерывистому характеру работы реле боксования и периодическому снижению силы тяги локомотива.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента сцепления боксующей ведущей колесной пары локомотива с рельсами путем внешнего воздействия на зоны их контакта электрическим током.

Технический результат достигается тем, что устройство состоит из тяговых электродвигателей постоянного тока с якорями и последовательными обмотками возбуждения, колесных пар, механически связанных с тяговыми электродвигателями, тягового генератора, якорь которого подсоединен к электродвигателям, блока сравнения потенциалов, подключенного к тяговым электродвигателям в точках соединения якорей с обмотками возбуждения, канала системы возбуждения генератора и реле боксования, имеющего электрические связи с блоком сравнения потенциалов и каналом системы возбуждения генератора. В случае возникновении боксования одной из колесных пар реле боксования срабатывает и посредством канала системы возбуждения снижает мощность тягового генератора. При этом к точкам соединения якорей тяговых электродвигателей с обмотками возбуждения через скользящие контакты подключены колесные пары, которые вместе с рельсами образуют по отношению к указанным точкам соединения короткозамкнутую электрическую цепь, а реле боксования обеспечено выдержкой времени на срабатывание. Скользящие контакты и колесные пары снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции тележки локомотива.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит (фиг.1) тяговые электродвигатели постоянного тока 1 с якорями 2 и последовательными обмотками возбуждения 3, колесные пары 4, которые механически связаны с электродвигателями 1, тяговый генератор 5 с якорем 6, подсоединенным к электродвигателям 1, блок сравнения потенциалов 7, подключенный к тяговым электродвигателям в точках соединения якорей 2 с обмотками возбуждения 3, канал системы возбуждения 8 генератора 5 и реле боксования 9, электрически связанное с блоком сравнения потенциалов 7 и каналом системы возбуждения 8 тягового генератора.

Колесные пары 4 через скользящие контакты 10 подсоединены к точкам связи якорей 2 и обмоток возбуждения 3, имеющим потенциалы ϕ1 и ϕ2, образуя при этом совместно с рельсами 11 короткозамкнутую электрическую цепь по отношению к данным точкам.

Для упрощения на фиг.1 приведена электрическая схема тягового привода с двумя ведущими колесными парами. При большем числе ведущих колесных пар схема не имеет принципиальных отличий.

Для обеспечения необходимых защитных функций и прохождения тока через контакты колес с рельсами колесные пары 4 изолированы от других элементов конструкции тележек локомотива, например (фиг.2), втулками 1 и 2, установленными на осях колесных пар под буксовыми подшипниками 3 и ведомым зубчатым колесом 4 и выполненными из электроизоляционного материала. В качестве скользящих контактов можно использовать (фиг.2) вкладыши 5 опорно-осевых подшипников, имеющих собственную электроизоляцию 6 от корпуса 7 тягового электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе тяговых электродвигателей 1 (фиг.1) потенциалы ϕi и ϕ2 точек соединения якорей 2 с обмотками возбуждения 3 практически равны, т.е. ϕ1≈ϕ2. Поэтому токи, проходящие через катушку реле боксования 9 и короткозамкнутую цепь, включающую скользящие контакты 10, колесные пары 4 и рельсы 11, имеют малые значения.

В результате срыва сцепления и, следовательно, возникновения боксования одной из колесных пар повышается частота вращения связанного с ней якоря тягового электродвигателя. Это приводит к понижению потенциала точки соединения якоря и обмотки возбуждения данного двигателя (на фиг.1 - потенциал ϕ1). Появившаяся разность потенциалов ϕ12 обеспечивает значительное увеличение силы тока I, проходящего по указанной выше короткозамкнутой цепи, т.е. через зоны контактов колесных пар с рельсами.

Известно [Ткаченко В.П. Кинематическое сопротивление движению рельсовых экипажей / Монография. - Луганск: Издательство Восточно-украинского государственного университета, 1996. - 200 с, С.78-79], что коэффициент сцепления колеса и рельса зависит от плотности тока в пятне контакта и может быть повышен до значений 0,6 и более. Эффект повышения сцепления колесной пары с рельсами приводит к прекращению ее боксования без снижения силы тяги локомотива. При этом потенциалы ϕ1 и ϕ2 выравниваются и работа схемы приходит к исходному состоянию.

В реле боксования 9, подключенном через блок сравнения потенциалов 7 к точкам ϕ1 и ϕ2, предусмотрена выдержка времени на срабатывание. Это позволяет исключить снижение мощности тягового генератора 5 в описанном выше процессе. Если состояние контактов боксующей колесной пары с рельсами не позволяет обеспечить необходимое повышение коэффициента сцепления и боксование продолжается, то по истечении времени настройки реле 9 срабатывает и посредством канала системы возбуждения 8 снижает мощность тягового генератора и силу тяги локомотива по известному алгоритму.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что устройство для повышения коэффициента сцепления ведущих колес локомотива с рельсами содержит короткозамкнутую электрическую цепь, образованную колесными парами, подсоединенными через скользящие контакты к точкам связи якорей и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, и рельсами, а также содержит реле боксования, обеспеченное выдержкой времени на срабатывание. Это позволяет воздействовать электрическим током на зоны контакта боксующей ведущей колесной пары и рельсов и таким образом повысить их коэффициент сцепления, что обеспечивает прекращение боксования без снижения силы тяги локомотива.

С целью определения влияния электрического тока на коэффициент сцепления колеса с рельсом были проведены исследования на специально разработанной экспериментальной установке, содержащей модели колеса и рельса, устройство для фиксации касательной силы тяги Fк и источник постоянного тока, подключенный токоподводящими проводами к моделям. На фиг.3 приведена характерная осциллограмма исследуемого процесса, где моменту включения тока соответствует точка В.

Результаты исследований показали, что для испытываемых моделей колеса и рельса при прохождении тока в зоне их контакта возможно повышение коэффициента сцепления более чем в два раза.

Похожие патенты RU2281216C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ТЕПЛОВОЗА С РЕЛЬСАМИ 2007
  • Багров Геннадий Викторович
  • Мицкович Владимир Степанович
  • Воробьев Владимир Иванович
  • Воробьев Дмитрий Владимирович
  • Бутрин Игорь Анатольевич
  • Пугачев Александр Анатольевич
  • Фокин Игорь Иосифович
  • Хохлов Дмитрий Анатольевич
RU2340491C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ 2009
  • Попов Владимир Александрович
  • Лужнов Юрий Михайлович
RU2405696C1
Электрическая передача тепловоза 2020
  • Ивахин Александр Иванович
  • Коссов Валерий Семенович
  • Бабков Юрий Валерьевич
  • Котяев Дмитрий Викторович
  • Клименко Юрий Иванович
  • Волохов Станислав Григорьевич
  • Трепачева Татьяна Владиславовна
RU2730723C1
Электрическая передача тепловоза 2020
  • Ивахин Александр Иванович
  • Коссов Валерий Семенович
  • Бабков Юрий Валерьевич
  • Котяев Дмитрий Викторович
  • Клименко Юрий Иванович
  • Волохов Станислав Григорьевич
  • Трепачева Татьяна Владиславовна
RU2735297C1
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ТЕПЛОВОЗА 2011
  • Ивахин Александр Иванович
  • Яцков Михаил Викторович
RU2467899C1
Электрическая передача тепловоза 2020
  • Ивахин Александр Иванович
  • Коссов Валерий Семенович
  • Бабков Юрий Валерьевич
  • Котяев Дмитрий Викторович
  • Клименко Юрий Иванович
  • Волохов Станислав Григорьевич
  • Трепачева Татьяна Владиславовна
RU2735165C1
Электрическая передача тепловоза 2020
  • Ивахин Александр Иванович
  • Коссов Валерий Семенович
  • Бабков Юрий Валерьевич
  • Котяев Дмитрий Викторович
  • Клименко Юрий Иванович
  • Волохов Станислав Григорьевич
  • Трепачева Татьяна Владиславовна
RU2729850C1
Способ обнаружения боксования и юза колес транспортного средства с электрической передачей 2016
  • Грачев Владимир Васильевич
  • Грищенко Александр Васильевич
  • Базилевский Федор Юрьевич
  • Ким Сергей Ирленович
  • Федотов Михаил Владимирович
  • Титов Михаил Владимирович
RU2657157C1
СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ ЛОКОМОТИВА С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ 2012
  • Воробьев Владимир Иванович
  • Новиков Виктор Григорьевич
  • Пугачев Александр Анатольевич
  • Воробьев Дмитрий Владимирович
  • Новиков Антон Сергеевич
  • Чвала Андрей Николаевич
RU2496100C1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ ЛОКОМОТИВА 2007
  • Багров Геннадий Викторович
  • Мицкович Владимир Степанович
  • Ивахин Александр Иванович
  • Никитин Сергей Викторович
  • Травиничев Валерий Иванович
  • Хохлов Дмитрий Анатольевич
RU2344952C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 281 216 C1

Реферат патента 2006 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ ВЕДУЩИХ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и, в частности, к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет повышения коэффициента сцепления ведущих колес с рельсами. Устройство состоит из тяговых электродвигателей постоянного тока с якорями и последовательными обмотками возбуждения, колесных пар, механически связанных с тяговыми электродвигателями, тягового генератора, якорь которого подсоединен к электродвигателям, блока сравнения потенциалов, подключенного к тяговым электродвигателям в точках соединения якорей с обмотками возбуждения, канала системы возбуждения генератора и реле буксования, имеющего электрические связи с блоком сравнения потенциалов и каналом системы возбуждения генератора. Устройство содержит короткозамкнутую электрическую цепь, которая образована колесными парами, подсоединенными через скользящие контакты к точкам связи якорей и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, и рельсами, а реле буксования обеспечено выдержкой времени на срабатывание. Скользящие контакты и колесные пары снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции тележки локомотива. Это позволяет воздействовать электрическим током на зоны контакта буксующей ведущей колесной пары и рельсов и таким образом повысить их коэффициент сцепления, что обеспечивает прекращение буксования без снижения силы тяги локомотива. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 281 216 C1

Устройство для повышения коэффициента сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее тяговые электродвигатели постоянного тока с якорями и последовательными обмотками возбуждения, колесные пары, механически связанные с тяговыми электродвигателями, тяговый генератор, якорь которого подсоединен к электродвигателям, блок сравнения потенциалов, подключенный к тяговым электродвигателям в точках соединения якорей с обмотками возбуждения, канал системы возбуждения генератора и реле буксования, имеющее электрические связи с блоком сравнения потенциалов и каналом системы возбуждения генератора, при этом в случае возникновения буксования одной из колесных пар появляется разность электрических потенциалов точек соединения якорей тяговых электродвигателей с обмотками возбуждения, приводящая к срабатыванию реле буксования, которое посредством канала системы возбуждения тягового генератора снижает его мощность и силу тяги локомотива, обеспечивая прекращение буксования, отличающееся тем, что к точкам соединения якорей тяговых электродвигателей с обмотками возбуждения через скользящие контакты подключены колесные пары, которые вместе с рельсами образуют по отношению к указанным точкам соединения короткозамкнутую электрическую цепь, а реле буксования обеспечено выдержкой времени на срабатывание, при этом скользящие контакты и колесные пары снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции тележки локомотива.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2281216C1

RU 2055748 C1, 10.03.1996
УСТРОЙСТВО для ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА 0
SU362722A1
СПОСОБ ИЛИ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА 2014
  • Иидзима Масаки
RU2603164C1
МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИОМОНИТОРИНГА 2012
  • Костюк Александр Владимирович
  • Косянков Олег Станиславович
  • Кривоногов Антон Николаевич
RU2523913C2
DE 3724398 A1, 02.02.1989.

RU 2 281 216 C1

Авторы

Лемешко Владимир Иванович

Багров Геннадий Викторович

Хохлов Дмитрий Анатольевич

Воробьев Владимир Иванович

Воробьев Дмитрий Владимирович

Ивахин Александр Иванович

Даты

2006-08-10Публикация

2005-02-14Подача